CN111607049A - 一种酚醛树脂及其制备方法、新型可生物分解种植基质及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及植物栽培基质技术领域，特别涉及一种酚醛树脂及其制备方法、新型可生物分解种植基质及其制备方法，其中，所述酚醛树脂，包括以下组分：苯酚、甲醛、淀粉、活性炭、催化剂、尿素、乙二醇、硅油、EL‑30；所述新型可生物分解种植基质，包括以下组分：酚醛树脂、淀粉、活性炭、固化剂、发泡剂、开孔剂、表面活性剂、稀释剂。本发明提供的新型可生物分解种植基质的孔隙度更大，且具有可生物分解性，应用于农业、林业、园艺等领域的播种、扦插等育苗和无土栽培具有广泛的适用性。
Description
技术领域
本发明涉及植物栽培基质技术领域，特别涉及一种酚醛树脂及其制备方法、新型可生物分解种植基质及其制备方法。
背景技术
众所周知，土壤是植物的最基本载体，但随着土地资源的日益紧缺、植物特殊的栽培要求以及环境保护的迫切性，在某种程度上传统意义的栽培基质已经不能满足现代农业生产的需要；而作为替代土壤栽培的无土栽培产品越来越受到人们的重视；
申请号为200710120676.4的《一种脲醛泡沫植物栽培基质及其制备方法》公开了一种脲醛泡沫植物栽培基质及其制备方法，其公开日为2008年3月5日，其通过甲醛和尿素进行缩聚反应得到脲醛树脂，配合丁基萘磺酸钠和磷酸混合得到的起泡液进行发泡、固化、干燥得到泡沫基质，再脱出醛基即得到脲醛泡沫植物栽培基质，虽然其具有通透的多泡孔结构、吸水性好的优势，但，该脲醛泡沫植物培养基质在自然损耗下损坏，不易降解，会造成资源的浪费。
此外，聚氨酯海绵或岩棉同样可以应用于无土栽培、城市绿化、海绵城市使用的基质。其中，聚氨酯海绵常用于水培蔬菜，它的孔隙度大，但是吸水保水性较差，且无法生物分解，大规模使用后会造成环境污染；岩棉可以应用于无土栽培、城市绿化、海绵城市中，它保水性较好，人体接触后会痒，吸入有害，也不能生物分解，只有通过回收处理，成本较高；
鉴于上述基质存在的各种问题，由此人们进行了大量研究发现，酚醛泡沫组合物具有高开孔率、高吸水性、透气性、透根性等优点，在经济发达国家将其加工成栽培基质用于农业、林业、园艺等领域的播种、扦插等育苗和无土栽培具有广泛的适用性；
与此同时，为了实现环保型酚醛泡沫组合物，通过改性使得大多具备可微生物降解性能，但是仅仅局限于微生物降解。
发明内容
为解决上述背景技术中的提及的，现有的酚醛泡沫组合物仅仅局限于微生物降解的问题，本发明提供一种酚醛树脂，包括以下组分：苯酚、甲醛、淀粉、活性炭、催化剂、尿素、乙二醇、硅油、EL-30。
在上述方案的基础上，进一步地，包括以下质量份数的组分：苯酚100份，甲醛110-150份，淀粉1-15份，活性炭0.2-2.5份，催化剂0.8-2份，尿素0.8-1.5份，乙二醇1-1.5份，硅油0.3-1.2份，EL-30 1.5-2份。
进一步通过添加活性炭增加其比表面积，使得更容易被生物分解。
在上述方案的基础上，进一步地，所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙中的一种或多种混合。
需要说明的是，所述乙二醇用于调节树脂粘度及活性，使后续发泡稳定；所述硅油增加了泡沫的韧性，避免泡沫发生开裂；而所述EL-30为乳化剂，其加入使得板芯细腻，泡沫均匀。
在上述方案的基础上，进一步地，所述酚醛树脂固含量≥85％，粘度为3000-7500cP。
优选地，所述酚醛树脂在25℃下的粘度为4000-5500cP。
本发明提供一种如上所述的酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：
将苯酚、甲醛、淀粉、活性炭、乙二醇、硅油、EL-30及催化剂按配比投入反应容器中，升温至80℃并恒温反应45min，再升温至88℃进行恒温反应150min，直至物料浊点到15℃时，反应终止；
再加入尿素，并对反应物料进行脱水处理，使物料在25℃的粘度为3000-7500cP之间，固含量≥85％，即得酚醛树脂。
本发明提供一种新型可生物分解种植基质，包括以下组分：酚醛树脂、淀粉、活性炭、固化剂、发泡剂、开孔剂、表面活性剂、稀释剂；
其中，所述酚醛树脂采用如上所述的酚醛树脂或如上所述的制备方法制备的酚醛树脂。
在上述方案的基础上，进一步地，包括以下质量份数的组分：酚醛树脂100份，淀粉2-10份，活性炭0.2-2.5份，固化剂15-30份，发泡剂5-10份，开孔剂4-7份，表面活性剂2-6份，稀释剂4-8份。
在上述方案的基础上，进一步地，所述固化剂为草酸、苯酚磺酸、磷酸、对甲苯磺酸中的一种或多种。
在上述方案的基础上，进一步地，所述发泡剂为正戊烷，环戊烷、正己烷、环己烷中的一种。
在上述方案的基础上，进一步地，所述开孔剂为十二烷基苯磺酸钠、洗洁精中的一种或两种混合。
在上述方案的基础上，进一步地，所述表面活性剂为硅油、EL中的一种或两种混合。
在上述方案的基础上，进一步地，所述稀释剂为乙二醇。
本发明提供一种如上所述的新型可生物分解种植基质的制备方法，包括以下制备步骤：
将酚醛树脂、发泡剂、开孔剂、表面活性剂、乳化剂、稀释剂混合，再将固化剂倒入混合后的物料中，搅拌后将物料倒入预先加热好的模具中，再放入80℃的烘箱中发泡、成型、固化，即得新型可生物分解种植基质。
本发明提供的新型可生物分解种植基质及其制备方法与现有的技术相比，具有以下的效果：本发明提供的新型可生物分解种植基质与目前市场上传统的无土栽培种植基质相比，孔隙度更大，且具有可生物分解性。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明还提供如下所示实施例和对比例：
实施例1
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，活性炭1g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，乙二醇1.2g，硅油0.5g，EL-30 1.8g。
②将除尿素外的原料投入反应器中，加热升温至80℃，恒温45分钟后加热升温至88℃继续恒温反应150分钟，直至物料的浊点到15℃反应终止。此时加入尿素，开始脱水使物料粘度达到4500cP。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1.2g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④将除草酸外的原料混合，高速搅拌后加入草酸搅拌，迅速倒入预加热的模具中，并将模具放入80℃的烘箱中，发泡、成型、固化，即得新型可生物分解种植基质。
⑤经检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为95％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为79％；
所述侵蚀率的测试方法为将一块完整的基质置于。
实施例2
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，活性炭2g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，乙二醇1.2g，硅油0.5g，EL-30 1.8g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1.8g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为97％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为82％。
对比例1
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为85％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为59％。
对比例2
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，乙二醇1.2g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭0.8g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为83％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为63％。
对比例3
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，硅油0.5g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1.5g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为87％将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为68％。
对比例4
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，EL-30 1.8g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1.2g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为80％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为65％。
对比例5
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，乙二醇1.2g，硅油0.5g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭2g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000 TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为88％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为69％。
对比例6
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，乙二醇1.2g，EL-301.8g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1.4g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为90％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为72％。
对比例7
①取苯酚100g，甲醛125g，淀粉10g，氢氧化钾1g，尿素1.2g，硅油0.5g，EL-301.8g。
②酚醛树脂制取工艺与实施例1相同。
③取步骤②制得的酚醛树脂100g，淀粉7g，活性炭1.2g，草酸20g，环戊烷8g，十二烷基苯磺酸钠6g，硅油4g，乙二醇5g。
④新型可生物分解种植基质制取工艺与实施例1相同。
⑤经型号为3H-2000TD1的全自动真密度分析仪检测，制取的新型可生物分解种植基质开孔率为89％，将适量的蚯蚓及蚂蚁放入新型可生物分解种植基质中培养60天后，并测试其损失的体积占原始的体积的比率，即得对新型可生物分解种植基质的侵蚀率为70％。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (10)
1.一种酚醛树脂，其特征在于，包括以下组分：苯酚、甲醛、淀粉、活性炭、催化剂、尿素、乙二醇、硅油、EL-30。
2.根据权利要求1所述的酚醛树脂，其特征在于，包括以下质量份数的组分：苯酚100份，甲醛110-150份，淀粉1-15份，活性炭0.2-2.5份，催化剂0.8-2份，尿素0.8-1.5份，乙二醇1-1.5份，硅油0.3-1.2份，EL-301.5-2份。
3.根据权利要求1所述的酚醛树脂，其特征在于：所述催化剂为氢氧化钾、氢氧化钡、氢氧化钙中的一种或多种混合。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的酚醛树脂的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
将苯酚、甲醛、淀粉、活性炭、尿素、乙二醇、硅油、EL-30及催化剂按配比投入反应容器中，升温至80℃并恒温反应45min，再升温至88℃进行恒温反应150min，直至物料浊点到15℃时，反应终止；
再加入尿素，并对反应物料进行脱水处理，使物料在25℃的粘度为3000-7500cP之间，固含量≥85％，即得酚醛树脂。
5.一种新型可生物分解种植基质，其特征在于，包括以下组分：酚醛树脂、淀粉、活性炭、固化剂、发泡剂、开孔剂、表面活性剂、稀释剂；
其中，所述酚醛树脂采用权利要求1-3任一项所述的酚醛树脂或权利要求4所述的制备方法制备的酚醛树脂。
6.根据权利要求5所述的新型可生物分解种植基质，其特征在于，包括以下质量份数的组分：酚醛树脂100份，淀粉2-10份，活性炭0.2-2.5份，固化剂15-30份，发泡剂5-10份，开孔剂4-7份，表面活性剂2-6份，稀释剂4-8份。
7.根据权利要求5所述的新型可生物分解种植基质，其特征在于：所述固化剂为草酸、苯酚磺酸、磷酸、对甲苯磺酸中的一种或多种。
8.根据权利要求5所述的新型可生物分解种植基质，其特征在于：所述发泡剂为正戊烷，环戊烷、正己烷、环己烷中的一种。
9.根据权利要求5所述的新型可生物分解种植基质，其特征在于：所述开孔剂为十二烷基苯磺酸钠、洗洁精中的一种或两种混合。
10.一种如权利要求5-9任一项所述的新型可生物分解种植基质的制备方法，其特征在于，包括以下制备步骤：
将酚醛树脂、发泡剂、开孔剂、表面活性剂、乳化剂、稀释剂混合，再将固化剂倒入混合后的物料中，搅拌后将物料倒入预先加热好的模具中，再放入80℃的烘箱中发泡、成型、固化，即得新型可生物分解种植基质。
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